2023 年度研究成果報告書

ハイペロン陽子散乱実験によるバリオン間相互作用研究の新展開

研究課題

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研究課題/領域番号	18H03693
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関	東北大学
研究代表者	三輪浩司東北大学, 理学研究科, 教授 (50443982)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード	ストレンジネス核物理
研究成果の概要	原子核を構成する源である核力は、核子の構成要素であるクォークが関わる非常に複雑な力です。特に核子が重なり合うような近い距離で大きな反発力が生じる理由は未だに解明されておらず、クォークが重要な役割を果たすとの指摘があります。そのため、ストレンジクォークを含んだハイペロンと、陽子との間にはたらく力を調べることで、核力におけるクォークの役割を明らかに出来ると期待されています。我々は、シグマハイペロンを大量に生成し、そのシグマ粒子と陽子の散乱の角度分布を高精度で測定することに世界で初めて成功しました。特にΣ+と陽子の散乱微分断面積からクォーク間のパウリ原理による斥力の強さを世界で初めて導出しました。
自由記述の分野	実験核物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究において、陽子内のクォークの種類を変化させたΣ粒子と陽子とを散乱させ、クォークのパウリ原理で禁止される状態を作ることで、粒子間に働く力が極端に強い斥力へと変化することを明らかにしました。散乱する2つの粒子が3割程度重なり合うような場合に、核力はまだ引力であるのに対して、Σ+陽子間の力はすでに核力の2倍程度も強い斥力になっていることが、得られた微分断面積を解析することで分かりました。これはパウリ原理による斥力の起源を検証し、その芯の堅さを実測したことに相当します。今まで未知であったクォーク間のパウリ斥力の強さを決定したことで、核力の短距離での斥力の理解が一層進むと考えられます。